DE102016221124A1 - Process and apparatus for treating water from gasification processes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Wasser aus Vergasungsprozessen, bei oder nach welchen Vergasungsprozessen Rohgas (G1) in den Prozessschritten oder Anlagenkomponenten Rohgaswäsche (1), Gaskühlung (3) und/oder Sauergasentfernung (4) behandelt und danach als Synthesegas (G4) bereitgestellt wird, wobei ein Wasserstrom (W1) aus der Rohgaswäsche sowie ein Prozessfluidstrom (W3, W4) aus der Gaskühlung oder Sauergasentfernung behandelt werden, wobei der Wasserstrom (W1; W14) getrennt vom Prozessfluidstrom behandelt wird, indem das Prozessfluid einer vom Wasserstrom (W14) separaten Strippung (12; 112; 212) unterzogen wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Wasserbehandlungsvorrichtung (10; 100; 200) zum Behandeln von Wasser (W1; W14) aus Vergasungsprozessen.The invention relates to a process for the treatment of water from gasification processes, during or after which gasification processes crude gas (G1) is treated in the process steps or plant components raw gas scrubbing (1), gas cooling (3) and / or sour gas removal (4) and then as synthesis gas (G4). wherein a stream of water (W1) from the crude gas scrubber and a process fluid stream (W3, W4) from gas cooling or sour gas removal are treated, the water stream (W1; W14) being treated separately from the process fluid stream by causing the process fluid to undergo one of the water flow (W14 ) is subjected to separate stripping (12; 112; 212). Furthermore, the invention relates to a water treatment device (10, 100, 200) for treating water (W1, W14) from gasification processes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung jeweils zum Behandeln von Wasser aus oder im Zusammenhang mit Vergasungsprozessen, mittels welchen Vergasungsprozessen z.B. Synthesegas bereitgestellt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung, womit ein Rohgasstrom und ein Wasserstrom aus Vergasung nach den Prozessschritten oder Anlagenkomponenten Rohgaswäsche, optional Gaskonditionierung, ferner Gaskühlung und/oder Sauergasentfernung behandelt wird, wobei zur Fluidaufbereitung ein Wasserstrom aus der Rohgaswäsche sowie ein Prozessfluidstrom aus der Gaskühlung bzw. Gaskonditionierung und/oder Sauergasentfernung behandelt werden. Im Einzelnen betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs. Die Fluidaufbereitung kann dabei wahlweise nur (Ab-)Wasser oder zusätzlich gasförmige Prozessmedien betreffen. Als Fluid kann ein zumindest teilweise auch gasförmiges oder zumindest teilweise auch flüssiges Fluid verstanden werden. Als Fluidaufbereitung ist also eine Aufbereitung von Prozessmedien zumindest umfassend abzuführendes (Ab-)Wasser zu verstehen.The invention relates to a method and a device each for treating water from or in connection with gasification processes, by means of which gasification processes, e.g. Synthesis gas is provided. In particular, the invention relates to a method and apparatus, whereby a crude gas stream and a water stream from gasification after the process steps or plant components Rohgaswäsche, optionally gas conditioning, further gas cooling and / or sour gas removal is treated, wherein for fluid treatment, a water stream from the Rohgaswäsche and a process fluid stream the gas cooling or gas conditioning and / or sour gas removal are treated. In particular, the invention relates to a method according to the preamble of
Eine Behandlung von Abwässern ist insbesondere bei Anlagen mit vorgeschalteter Vergasung von Interesse. Heißes Rohgas aus einem Vergasungsprozess, insbesondere aus Prozessen zur Kohlevergasung gemäß dem Hochtemperatur-Winkler-Verfahren (HTW) oder aus Prozessen der Flugstromvergasung, wird üblicherweise in einem Scrubber bzw. Gaswäscher gewaschen, um dadurch im Wesentlichen Chlorid und Staub auszuwaschen. Der Scrubber wird mit Frischwasser beschickt.Treatment of wastewater is of particular interest in installations with upstream gasification. Hot raw gas from a gasification process, in particular from processes for coal gasification according to the high-temperature Winkler process (HTW) or from processes of entrained flow gasification, is usually washed in a scrubber or gas scrubber, thereby essentially washing out chloride and dust. The scrubber is charged with fresh water.
Nach der Rohgaswäsche wird der Gasstrom einer Gaskühlung bzw. Gaskonditionierung zugeführt. Bei dieser Prozessführung fällt eine große Menge Abwasser an, indem Frischwasser verbraucht wird. Insbesondere definiert der Chlorid-Gehalt der jeweils vergasten Kohle die im Prozess (insbesondre Rohgaswäsche) erforderliche Menge an Wasser. Ist der Chlorid-Gehalt besonders hoch, führt dies auch zu einem hohen Wasserverbrauch, insbesondere um werkstofftechnischen Maximum-Werten und/oder Ableitungsgrenzwerten der nachfolgenden Anlagen bezüglich der Chlorid-Konzentration entsprechen zu können, insbesondere der Chlorid-Konzentration in an die Umgebung abgeführtem Medium. Mit anderen Worten: Bei hohem Chlorid-Anteil muss dieser mittels einer großen Frischwassermenge verdünnt werden. Der absolute Anteil ausgeleiteten Chlorids ist dann nicht niedriger, jedoch darf eine Maximalkonzentration nicht überschritten werden.After the crude gas scrubbing, the gas stream is supplied to gas cooling or gas conditioning. In this process, a large amount of wastewater is generated by consuming fresh water. In particular, the chloride content of each gasified coal defines the amount of water required in the process (especially crude gas scrubbing). If the chloride content is particularly high, this also leads to a high water consumption, in particular in order to be able to comply with maximum material values and / or discharge limit values of the following systems with respect to the chloride concentration, in particular the chloride concentration in the medium discharged to the environment. In other words: If the proportion of chloride is high, it must be diluted with a large amount of fresh water. The absolute proportion of chloride discharged is then not lower, but a maximum concentration must not be exceeded.
In vielen Ländern oder Regionen sind die verfügbaren Wasserressourcen jedoch sehr begrenzt, oder Wasser ist sehr kostbar. Ein möglichst geringer Wasserverbrauch würde enorme Vorteile liefern. Dabei kann auch allein schon das Bereitstellen eines hohen Wasser-Volumenstroms bereits Schwierigkeiten mit sich bringen. Auch wird die Entsorgung von Abwasser in vielen Ländern immer stärker reglementiert. Allein in Hinblick auf niedrige Prozesskosten ist es daher erstrebenswert, die Menge abzuführenden, zu entsorgenden Abwassers möglichst gering zu halten. Nicht zuletzt werden Anlagen in manchen Ländern nur noch dann zugelassen, wenn sie bestimmten Kriterien bezüglich Umweltschutz genügen.However, in many countries or regions, the available water resources are very limited, or water is very precious. The lowest possible water consumption would provide enormous benefits. Even the provision of a high water volume flow alone can already bring about difficulties. Also, the disposal of wastewater in many countries is increasingly regulated. Therefore, in view of low process costs, it is desirable to minimize the amount of wastewater to be disposed of. Last but not least, in some countries installations are only allowed if they meet certain environmental criteria.
Wünschenswert wäre eine Anlage bzw. ein Verfahren, welches nur eine vergleichsweise geringe Wassermenge erfordert bzw. bei welchem wenig Abwasser anfallen, insbesondere unter Beachtung gesetzlicher Richtwerte bezüglich Wasserqualität.It would be desirable to have a plant or a process which requires only a comparatively small amount of water or where little wastewater is produced, in particular in compliance with legal guidelines with regard to water quality.
Die Patentschrift
Die Offenlegungsschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den eingangs beschrieben Merkmalen zur Verfügung zu stellen, womit Wasser auf effektive und ressourcenschonende Weise verwendet werden kann. Die Aufgabe kann auch darin gesehen werden, im Zusammenhang mit Vergasungsprozessen eine Anlagen- oder Prozesskonfiguration oder ein Verfahren bereitzustellen, welche/welches eine nur geringe an die Umgebung bzw. Abwassernachbehandlung abzugebende Wassermenge ermöglicht und sich dabei auf elegante Weise in einen Vergasungsprozess bzw. in eine Synthesegasanlage integrieren lässt.The object of the invention is to provide a method and a device with the features described above, with which water can be used in an effective and resource-saving manner. The object can also be seen in the context of gasification processes to provide a plant or process configuration or a method which / which allows only a small amount of water to be discharged to the environment or wastewater treatment and thereby elegantly into a gasification process or in a Synthesis gas plant can be integrated.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Aufbereiten von Wasser aus Vergasungsprozessen, bei oder nach welchen Vergasungsprozessen Rohgas aus Vergasung in den Prozessschritten oder Anlagenkomponenten Rohgaswäsche, optional Gaskonditionierung, ferner Gaskühlung und/oder Sauergasentfernung behandelt und danach als Synthesegas bereitgestellt wird, wobei ein Wasserstrom aus der Rohgaswäsche sowie ein Prozessfluidstrom aus der Gaskonditionierung bzw. Gaskühlung und/oder Sauergasentfernung behandelt werden, wobei der Wasserstrom getrennt vom Prozessfluidstrom behandelt wird, indem das Prozessfluid einer vom Wasserstrom separaten Prozessfluidstrippung unterzogen wird. Durch das Separieren des (Ab-)Wasserstromes vom Prozessfluidstrom, insbesondere stromab von der Rohgaswäsche, kann die erforderliche Frischwassermenge und ggf. auch die Abwassermenge um einen beträchtlichen Faktor verringert werden. Hierbei kann eine chemisch- physikalische Abwasservorbehandlung auf besonders ressourcenschonende Weise erfolgen.This object is achieved by a method for processing of Water from gasification processes, during or after which gasification processes raw gas from gasification in the process steps or plant components Rohgaswäsche, optionally gas conditioning, gas cooling and / or sour gas removal is treated and then provided as synthesis gas, wherein a stream of water from the crude gas scrubbing and a process fluid stream from the gas conditioning or Gas cooling and / or sour gas removal are treated, wherein the water flow is treated separately from the process fluid stream by the process fluid is subjected to a separate from the water flow process fluid stripping. By separating the (waste) water flow from the process fluid stream, in particular downstream of the raw gas scrubbing, the required amount of fresh water and possibly also the wastewater quantity can be reduced by a considerable factor. In this case, a chemical-physical waste water pretreatment can take place in a particularly resource-saving manner.
Das Prozessfluid kann ein zumindest teilweise auch gasförmiges oder zumindest teilweise auch flüssiges Fluid sein. Prozessfluid bzw. Prozesskondensat aus der Rohgaswäsche, der Gaskühlung und/oder der Sauergasentfernung kann üblicherweise nicht unbehandelt weiterverwendet werden. Bisher wurden Abwässer und Prozesskondensate üblicherweise in einer (einzigen) Einheit zur Abwasservorbehandlung behandelt. Daraufhin wurde das Gesamtabwasser in die Umgebung (bzw. zu einer Abwassernachbehandlung) oder zur Eindampfung abgegeben. Bei Eindampfung kann die Reduzierung der Abwassermenge energetisch besonders günstig sein. Das Abwasser wurde üblicherweise jedoch nicht weiterverwendet. Es wurde üblicherweise nur ein einziger Abwasserstrom erzeugt, der ohne weiteren Nutzen abgegeben wurde.The process fluid may be an at least partially gaseous or at least partially liquid fluid. Process fluid or process condensate from the crude gas scrubbing, the gas cooling and / or the sour gas removal can usually not be reused untreated. So far, effluents and process condensates have usually been treated in a single unit for wastewater treatment. Then, the total wastewater was discharged into the environment (or to a wastewater treatment) or evaporation. When evaporation, the reduction of the wastewater can be energetically particularly favorable. However, the wastewater was usually not used. It has usually been produced only a single waste stream, which was discharged without further benefit.
Im Gegensatz dazu kann gemäß dem hier beschriebenen Verfahren eine getrennte Behandlung von salzhaltigem Wasser und zumindest im Wesentlichen salzfreiem Prozessfluid-/kondensat erfolgen. Dabei kann die Gesamtmenge des Wassers aus der Prozessfluidstrippung in der Gesamtanlage wiederverwertet werden. Insbesondere braucht nur bzw. lediglich die Wassermenge aus der Abwasserstrippung an die Umgebung abgegeben werden. Diese Reduktion der abzugebenden Wassermenge bringt diverse Vorteile mit sich, insbesondere die Senkung des Frischwasserverbrauchs. Auch kann die Anlage selbst mit weniger stark belastetem Wasser, insbesondere Wasser mit niedrigem Salzgehalt betrieben werden.In contrast, according to the process described herein, a separate treatment of saline water and at least substantially salt-free process fluid / condensate can be carried out. In this case, the total amount of water from the process fluid stripping in the entire system can be recycled. In particular, only or only the amount of water needs to be discharged from the Abwasserstrippung to the environment. This reduction of the amount of water to be dispensed brings various advantages, in particular the reduction of fresh water consumption. Also, the plant can be operated even with less heavily contaminated water, especially water with low salinity.
Indem der Wasserstrom vom Prozessfluidstrom separat behandelt wird, kann die an die Umgebung abzugebende Abwassermenge oder die Zusammensetzung dieses Abwassers auch auf sehr einfache oder flexible Weise gesteuert werden.By separately treating the water stream from the process fluid stream, the amount of sewage to be discharged to the environment or the composition of this sewage can also be controlled in a very simple or flexible manner.
Die Vergasungsprozesse erfolgen z.B. bei Temperaturen im Bereich von 800°C bis 1200°C, und/oder Drücken im Bereich von 10bar bis 30bar.The gasification processes are e.g. at temperatures in the range of 800 ° C to 1200 ° C, and / or pressures in the range of 10bar to 30bar.
Im Gegensatz zu den in
Durch die Separierung des Wasserstromes vom Prozessfluidstrom kann eine besonders große Menge physikalisch gereinigter Prozessmedien wiederverwendet werden.By separating the water flow from the process fluid flow, a particularly large amount of physically purified process media can be reused.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Prozessfluidstrippung derart, dass zwei getrennte Fluidströme anfallen, nämlich ein erster Fluidstrom umfassend Waschwasser und ein zweiter Fluidstrom umfassend Prozesswasser. Dies ermöglicht eine flexiblere Verwendung des anfallenden Wassers, insbesondere indem Prozesswasser intern weiterverwendet wird, und Waschwasser zurückgeführt, insbesondere zur Rohgaswäsche. Das der Prozessfluidstrippung zugeführte Fluid kann salzhaltig sein bzw. einen deutlich höheren Salzanteil aufweisen als das nach Strippung im Wesentlichen salzfreie Wasch- oder Prozesswasser. Rezirkulierte Ströme können im Wesentlichen salzfrei sein. Die Prozessfluidstrippung kann dabei wenigstens vier abgehende Ströme generieren, insbesondere NH3-Wasser, Sauergas, salzfreies gereinigtes Prozesswasser und salzfreies gereinigtes Waschwasser.According to one embodiment, the process fluid stripping is carried out in such a way that two separate fluid flows occur, namely a first fluid flow comprising washing water and a second fluid flow comprising process water. This allows a more flexible use of the accumulating water, in particular by process water is used internally, and returned wash water, especially for Rohgaswäsche. The fluid supplied to the process fluid stripping may be salty or have a significantly higher salt content than the stripping, essentially salt-free, washing or process water. Re-circulated streams may be essentially salt-free. The process fluid stripping can generate at least four outgoing streams, in
Es hat sich gezeigt, dass die Rückführung dazu führen kann, dass die bisher für die Rohgaswäsche erforderliche Menge Frischwasser stark gesenkt werden kann, oder dass sogar überhaupt kein Frischwasser mehr erforderlich ist. Dabei ist das Verfahren oder die entsprechende Vorrichtung eingerichtet, z.B. ein Volumenstrom von 10m3/h Waschwasser zu handhaben. Der Volumenstrom variiert je nach Anlage, und kann auch von der Art der Gaskonditionierung abhängen.It has been shown that the recycling can lead to the amount of fresh water previously required for the crude gas scrubbing can be greatly reduced, or even that no fresh water is required at all. In this case, the method or the corresponding device is set up, for example, to handle a volume flow of 10 m 3 / h washing water. The volume flow varies depending according to installation, and may also depend on the type of gas conditioning.
Gemäß einer Variante wird z.B. ein Volumenstrom von 15m3/h Waschwasser und ein Volumenstrom von 11m3/h Abwasser eingestellt, wobei insbesondere ca. 28m3/h Kondensat behandelt werden. Gemäß einer alternativen Anlagen- oder Prozessführung wird z.B. ein Volumenstrom von ca. 55m3/h Waschwasser und ein Volumenstrom von ca. 13m3/h Abwasser eingestellt. Eine Abhängigkeit dieser Volumenströme voneinander muss jeweils anlagenspezifisch definiert werden und für den jeweiligen Prozess spezifisch optimiert werden.According to one variant, for example, a volume flow of 15m 3 / h washing water and a flow rate of 11m 3 / h wastewater is set, in particular about 28m 3 / h condensate are treated. According to an alternative plant or process management, for example, a volume flow of about 55m 3 / h washing water and a flow rate of about 13m 3 / h wastewater is set. A dependency of these volume flows on each other must be defined for each plant and specifically optimized for the respective process.
Gemäß einer Ausführungsform wird bei der Prozessfluidstrippung gewonnenes gereinigtes Wasser, insbesondere salzfreies oder zumindest im Wesentlichen salzfreies Waschwasser (stromauf) vor die Gaskühlung zurückgeleitet, insbesondere zur Rohgaswäsche. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch die in die Umgebung abzugebende Abwassermenge um einen enormen Faktor/Anteil durch Wasser aus dem Prozess bereitgestellt werden kann, also nicht durch Frischwasser, sondern durch ohnehin bereits gebrauchtes Wasser. Dabei kann die erforderliche Frischwassermenge auf ca. 25% der Abwassermenge bei Prozessen ohne Abtrennung des Abwasserstromes bzw. ohne Rückführung verringert werden. Bei der Prozessfluidstrippung anfallendes gereinigtes Wasser, insbesondere Prozesswasser kann gleichzeitig zur Weiterverwendung in der Gesamtanlage bereitgestellt werden. Somit ergibt sich ein sehr ressourcenschonendes Wassermanagement.According to one embodiment, purified water obtained in the process fluid stripping, in particular salt-free or at least substantially salt-free wash water (upstream), is returned to the gas cooling, in particular for crude gas scrubbing. It has been shown that by this means the wastewater quantity to be discharged into the environment can be provided by an enormous factor / proportion of water from the process, ie not by fresh water, but by already used water anyway. In this case, the required amount of fresh water can be reduced to about 25% of the wastewater amount in processes without separation of the wastewater stream or without recirculation. Purified water obtained in process fluid stripping, in particular process water, can be simultaneously provided for further use in the overall plant. This results in a very resource-saving water management.
Gemäß einer Ausführungsform ist das bei der Prozessfluidstrippung gewonnene Prozessfluid salzfrei oder zumindest im Wesentlichen salzfrei, insbesondere in Form von gereinigtem Waschwasser, welches getrennt von intern weiterverwendetem Prozesswasser verwendet wird, insbesondere zur Rückführung in die Rohgaswäsche bereitgestellt wird, und/oder in Form von gereinigtem intern weiterverwendbarem/weiterverwendetem Prozesswasser, welches zur Weiterverwendung in der Gesamtanlage bereitgestellt wird. Zumindest im Wesentlichen salzfreies, zurückgeführtes Prozesswasser/Waschwasser liefert nicht zuletzt auch Vorteile hinsichtlich Korrosion von Anlagen-Komponenten.According to one embodiment, the process fluid obtained during the process fluid stripping is salt-free or at least substantially salt-free, in particular in the form of purified wash water, which is used separately from internally used process water, in particular provided for recycling to the raw gas scrubber, and / or in the form of purified internally reusable / reused process water, which is provided for further use in the overall system. At least substantially salt-free, recirculated process water / wash water also provides advantages in terms of corrosion of system components.
Prozesswasser ist in der Regel alkalisch. Wahlweise kann durch Zudosierung von Lauge das Prozesswasser als basisches Prozesswasser bereitgestellt werden. Dies ermöglicht ein effektives Auswaschen von Chlorid aus dem Rohgas. Eine Laugenzudosierung bzw. eine Einrichtung zum Einstellen eines PH-Wertes des Prozesswassers kann dabei z.B. innerhalb von oder stromab von der Prozessfluidstrippung angeordnet sein.Process water is usually alkaline. Optionally, the process water can be provided as basic process water by adding lye. This allows effective washing of chloride from the raw gas. A laugendenudosierung or means for adjusting a PH value of the process water can, for example, be located within or downstream of the process fluid stripping.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Prozessfluidstrippung sowohl einen Prozesskondensatstripper als auch einen NH3-Stripper, wobei eine NH3-Strippung hinter bzw. stromab vom Prozesskondensatstripper erfolgt. Die beiden Stripper können über eine Stripper-Kopplung bzw. wenigstens eine Leitung zwischen den Stripper-Kolonnen verbunden sein. Dabei kann die NH3-Strippung verfahrenstechnisch zusammen mit der Prozesskondensatstrippung erfolgen, beispielsweise in einem NH3-Stripper stromab von einem Prozesskondensat-Stripper.In one embodiment, the process fluid stripping includes both a process condensate stripper and an NH3 stripper with NH3 stripping downstream of and downstream from the process condensate stripper. The two strippers can be connected via a stripper coupling or at least one line between the stripper columns. In this case, the NH3 stripping can be carried out procedurally together with the process condensate stripping, for example in an NH3 stripper downstream of a process condensate stripper.
Das hier beschriebene Verfahren kann mittels einer Anlage oder Vorrichtung umfassend wenigstens drei Stripperkolonnen ausgeführt werden, von denen eine Kolonne für den (Ab-)Wasserstrom stromab von der Rohgaswäsche vorgesehen ist, und zwei insbesondere in Reihe geschaltete Stripperkolonnen für Prozessfluid stromab von der Gaskühlung bzw. Sauergasentfernung vorgesehen sind.The process described here can be carried out by means of a plant or apparatus comprising at least three stripping columns, one column of which is provided downstream of the crude gas scrubbing for the (off) water stream, and two stripping columns for process fluid downstream of the gas cooling or in particular Sauergasentfernung are provided.
Gemäß einer Ausführungsform wird CO2-haltiges Gas für die Strippung einer Entschwefelungsstufe entnommen. Hierdurch ergeben sich prozesstechnische Vorteile im Gesamtprozess. Gemäß einer Ausführungsform wird als Strippgas ein Gas von über 50 Vol.% CO2, insbesondere über 70 Vol.% CO2 oder über 90 Vol.% CO2 eingesetzt. Auch dies liefert prozesstechnische Vorteile im Gesamtprozess.According to one embodiment, CO2-containing gas for stripping is taken from a desulfurization stage. This results in procedural advantages in the overall process. According to one embodiment, the stripping gas used is a gas of more than 50% by volume of
Gemäß einer Ausführungsform werden bei der Prozessfluidstrippung in separaten Strömen bzw. Leitungen einerseits NH3-Wasser und andererseits Sauergas bereitgestellt, insbesondere Sauergas für eine Nachverbrennung. Wie bereits erwähnt, kann die Prozessfluidstrippung vier abgehende Ströme generieren, insbesondere NH3-(Stark-)Wasser, Sauergas, gereinigtes (salzfreies) Prozesswasser und gereinigtes (salzfreies) Waschwasser.According to one embodiment, during the process fluid stripping in separate streams or lines, on the one hand,
Gemäß einer Ausführungsform wird der separate Wasserstrom aus der Rohgaswäsche einer Strippung eingerichtet zum Bereitstellen von an die Umgebung abführbarem Abwasser unterzogen, insbesondere direkt nach der bzw. stromab von der Rohgaswäsche. Dabei kann der gestrippte Abwasserstrom direkt nach der Strippung stromab einer Stripperkolonne in die Umgebung bzw. Abwassernachbehandlung abgegeben werden. Hierdurch kann auch eine einfache, kostengünstige Anlagenkonfiguration bereitgestellt werden.According to one embodiment, the separate water stream from the crude gas scrubbing is subjected to stripping for providing wastewater which can be discharged to the environment, in particular directly after or downstream of the raw gas scrubbing. In this case, the stripped wastewater stream can be discharged directly after the stripping downstream of a stripping column in the environment or wastewater treatment. As a result, a simple, inexpensive system configuration can be provided.
Gemäß einer Ausführungsform entspricht der separate Wasserstrom aus der Rohgaswäsche einem Mengenanteil kleiner 35%, bevorzugt kleiner 30%, weiter bevorzugt kleiner 25% des der Prozessfluidstrippung zugeführten Prozessfluidstromes. Hierdurch kann ein vergleichsweise großer Anteil des Wassers für den Prozess genutzt werden, ohne dafür Frischwasser verbrauchen zu müssen. Ab derartigen Mengenanteilen werden zuvor genannte Vorteile besonders spürbar, insbesondere auch hinsichtlich der an die Umgebung abzugebenden Abwassermenge.According to one embodiment, the separate water flow from the crude gas scrubbing corresponds to an amount fraction of less than 35%, preferably less than 30%, more preferably less than 25%, of the process fluid stream supplied to the process fluid stripping. As a result, a relatively large proportion of the water can be used for the process, without having to consume fresh water. From such Quantities of the above advantages are particularly noticeable, especially with regard to the delivered to the environment wastewater.
Der Mengenanteil ist auch davon abhängig, wie hoch der Chlorid-Gehalt der verwendeten Kohle ist. Auch die Art der Gaskonditionierung kann Einfluss auf den Chlorid-Gehalt und damit den oben definierten Mengenanteil haben. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Mengenanteil beim vorliegenden Verfahren erstaunlich niedrig sein kann. Insbesondere können bei bestimmten Anlagenkonfigurationen auch Mengenanteile unter 15% erreicht werden.The proportion also depends on how high the chloride content of the coal used. The type of gas conditioning can also have an influence on the chloride content and thus the proportion of quantities defined above. However, it has been found that the proportion in the present process can be surprisingly low. In particular, in certain plant configurations also quantities below 15% can be achieved.
Gemäß einer Ausführungsform wird der separate Wasserstrom aus der Rohgaswäsche nach einer/der einen Strippung als Abwasser in die Umgebung bzw. zu einer Abwassernachbehandlung ausgeleitet. Hierdurch ergibt sich ein einfach zu handhabenden/steuerndes Verfahren, bei vergleichsweise geringem anlagentechnischem Aufwand. Gleichzeitig kann, insbesondere ebenfalls stromab vom Abwasser-Stripper, auch das Ausleiten von Kopfgas bzw. Brüden zur Nachverbrennung erfolgen.According to one embodiment, the separate water stream is discharged from the raw gas scrubbing after one / a stripping as waste water into the environment or to a wastewater after-treatment. This results in an easy-to-use / control method, with relatively low investment outlay. At the same time, in particular also downstream of the sewage stripper, the discharge of head gas or vapors for afterburning can take place.
Gemäß einer Ausführungsform wird der separate Wasserstrom stromab von der Rohgaswäsche und separat vom Prozessfluidstrom derart in einer Vorbehandlung bzw. Reinigungsstufe, insbesondere Strippung behandelt, dass der Wasserstrom nach der Reinigungsstufe separat vom Prozessfluidstrom in die Umgebung ausleitbar ist. Hierdurch lässt sich eine besonders einfache Anlagen- oder Prozesskonfiguration erzielen. Insbesondere ergeben sich auch Vorteile hinsichtlich der Werkstoffauswahl bei einzelnen Anlagen-Komponenten.According to one embodiment, the separate water stream is treated downstream of the crude gas scrubber and separately from the process fluid stream in a pretreatment or purification stage, in particular stripping, such that the water stream after the purification stage can be diverted separately from the process fluid stream into the environment. This makes it possible to achieve a particularly simple plant or process configuration. In particular, there are also advantages in terms of material selection in individual plant components.
Gemäß einer Ausführungsform wird mittels der Prozessfluidstrippung ein interner Wasserkreislauf zwischen Rohgaswäsche einerseits und Gaskühlung bzw. Gaskonditionierung und/oder Sauergasentfernung andererseits geschlossen, insbesondere derart, dass ein zur Rohgaswäsche rückgeführter Wasservolumenstrom des Wasserkreislaufs zumindest teilweise den an die Umgebung abzugebenden Abwasserstrom bildet, und insbesondere auch den Frischwasserverbrauch der Rohgaswäsche verringert. Hierdurch kann im Zusammenhang mit der Prozessfluidaufbereitung gesteuert werden, auf welche Art und Weise bzw. zu welchem Mengenanteil Frischwasser verbraucht und Abwasser behandelt und abgeführt wird.According to one embodiment, by means of the process fluid stripping an internal water cycle between Rohgaswäsche one hand and gas cooling or gas conditioning and / or sour gas removal on the other hand closed, in particular such that a recirculated for Rohgaswäsche water volume flow of the water cycle at least partially forms the discharged to the environment wastewater stream, and in particular the Fresh water consumption of raw gas scrubbing reduced. In this way, it can be controlled in connection with the processing of the process fluid in which way or for what proportion of fresh water is consumed and treated and discharged wastewater.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Logikeinheit eingerichtet zum Steuern oder Regeln eines zuvor beschriebenen Verfahrens, wobei die Logikeinheit eingerichtet ist, wenigstens einen Verteiler an einem internen Wasserkreislauf zum Rückführen wenigstens eines Prozessfluidstromes, insbesondere salzfreien Waschwasserstromes anzusteuern. Hierdurch kann eine Kreislaufführung und damit auch die erforderliche Frischwassermenge stark reduziert werden.The aforementioned object is also achieved by a logic unit configured to control or regulate a method described above, wherein the logic unit is adapted to control at least one distributor on an internal water circuit for returning at least one process fluid stream, in particular salt-free wash water stream. As a result, a circulation and thus the required amount of fresh water can be greatly reduced.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Wasserbehandlungsvorrichtung zur Behandlung von Wasser aus Vergasungsprozessen, insbesondere durch eine Vorrichtung eingerichtet zum Ausführen eines zuvor beschriebenen Verfahrens, mit einer Abwasserstrippung stromab von einer Rohgaswäsche, wobei die Wasserbehandlungsvorrichtung auch eine Strippung für einen Prozessfluidstrom separat vom Wasserstrom umfasst, welche separat von der Abwasserstrippung ist. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. Dabei ist die Wasserbehandlungsvorrichtung eingerichtet zum Trennen von salzhaltigem Fluid von zumindest im Wesentlichen salzfreiem Fluid, und zum Bereitstellen von zumindest im Wesentlichen salzfreiem, intern im Prozess wiederverwendbarem (Wasch- oder Prozess-)Wasser.The aforementioned object is also achieved by a water treatment device for treating water from gasification processes, in particular by a device adapted to carry out a previously described method, with a wastewater stripping downstream of a raw gas scrubber, the water treatment device also comprising a stripping for a process fluid flow separate from the water flow which is separate from the sewage stripping. This results in the aforementioned advantages. In this case, the water treatment device is arranged for separating saline-containing fluid from at least substantially salt-free fluid, and for providing at least substantially salt-free, internally reusable in the process (washing or process) water.
Auch bezüglich der Werkstoffauswahl bei einzelnen Anlagen-Komponenten ergeben sich Vorteile. Denn für eine Strippung von salzhaltigem, korrosivem Abwasser wurden bisher hochwertige Werkstoffe benötigt. Indem nun die Abwassermenge reduziert wird, können die aus korrosionsbeständigen Werkstoffen ausführenden apparativen Komponenten kleiner und damit kostengünstiger ausgelegt werden. Die vergleichsweise großen, salzfreien Volumenströme können mit preisgünstigeren Apparaten aus kostengünstigerem Werkstoff (weniger korrosionsbeständig) gehandhabt werden.There are also advantages in terms of material selection for individual plant components. After all, high-quality materials have been required for stripping saline, corrosive wastewater. By now reducing the amount of waste water can be designed smaller, and thus cost-effective design of the components made of corrosion-resistant materials. The comparatively large, salt-free volume flows can be handled with cheaper equipment made of less expensive material (less corrosion resistant).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Prozessfluidstrippung Teil eines internen Kreislaufs, wobei die Prozessfluidstrippung derart mit der Rohgaswäsche verbunden ist, dass der Prozessfluidstrom zumindest teilweise der Rohgaswäsche rückführbar ist, insbesondere als zumindest im Wesentlichen salzfreier Waschwasserstrom. Hierdurch lässt sich die Menge des benötigten Fluids, insbesondere Frischwassers in beträchtlichem Ausmaß reduzieren.According to one embodiment, the process fluid stripping is part of an internal circuit, wherein the process fluid stripping is so connected to the raw gas scrubbing that the process fluid stream is at least partially traceable to the crude gas scrubbing, in particular as at least substantially salt-free scrubbing water stream. As a result, the amount of the required fluid, in particular fresh water can be reduced to a considerable extent.
Die Vorrichtung kann eine Rückführleitung eingerichtet für Volumenströmen (insbesondere Waschwasser) größer gleich 10m3/h aufweisen. Dies ermöglicht, eine große Menge des erforderlichen Frischwassers durch Waschwasser zu ersetzen, oder sogar komplett.The device can have a return line set up for volume flows (in particular washing water) greater than or equal to 10 m 3 / h. This makes it possible to replace a large amount of the required fresh water by washing water, or even completely.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Prozessfluidstrippung wenigstens zwei Stripper auf, insbesondere einen in Reihe hinter einen Prozesskondensatstripper geschalteten NH3-Stripper. Hierdurch ergeben sich weitere Vorteile hinsichtlich der Möglichkeiten der prozessinternen Weiterverwendung der Fluide. According to one embodiment, the process fluid stripping comprises at least two strippers, in particular an NH3 stripper connected in series behind a process condensate stripper. This results in further advantages in terms of the possibilities of in-process reuse of the fluids.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Prozessfluidstrippung wenigstens vier Auslässe auf, umfassend jeweils einen Auslass für Brüden oder Sauergas, einen Auslass für Waschwasser, einen Auslass für Prozesswassers und einen Auslass für NH3-Starkwasser, wobei wenigstens einer der Auslässe eine Komponente eines/des internen Kreislaufs der Wasserbehandlungsvorrichtung ist. Hierdurch kann ein Prozessfluidstrom derart aufgesplittet werden, dass einzelne Teilströme jeweils auf besonders zweckdienliche Weise weiterverwendet werden können.According to one embodiment, the process fluid stripping has at least four outlets, each comprising an outlet for vapor or sour gas, an outlet for wash water, an outlet for process water and an outlet for
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Prozessfluidstrippung einen Verteiler eingerichtet oder angeordnet zum Splitten des Prozessfluidstromes, insbesondere eines Wasserstromes in weiterverwendbares Prozesswasser und rückführbares Waschwasser auf. Hierdurch können die einzelnen Ströme auf einfache Weise geregelt werden, insbesondere stromab vom Prozesskondensatstripper. Dabei kann das Prozesswasser insbesondere stromab von einem NH3-Stripper abgeführt werden, welcher NH3-Stripper dem Prozesskondensatstripper nachgeschaltet ist.According to one embodiment, the process fluid stripping has a distributor set up or arranged for splitting the process fluid stream, in particular a water stream into reusable process water and traceable wash water. As a result, the individual streams can be controlled in a simple manner, in particular downstream of the process condensate stripper. In this case, the process water can be removed in particular downstream of a NH3 stripper, which NH3 stripper is connected downstream of the process condensate stripper.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung wenigstens eines Strippers für einen Prozessfluidstrom getrennt von einem Wasserstrom aus Vergasungsprozessen, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Vorrichtung, in Verbindung mit einer Rückführung wenigstens eines Teils des Prozessfluidstromes in einem internen Wasserkreislauf. Hierdurch wird Prozessfluid eingespart, und die Anlagenkomponenten können mit vergleichsweise unbelastetem Fluid bzw. Medium betrieben werden. Hauptvorteil ist eine reduzierte Menge von an die Umgebung abzugebenden Abwassers.The aforementioned object is also achieved by using at least one stripper for a process fluid stream separate from a water stream from gasification processes, in particular in a previously described device, in connection with a recycling of at least a portion of the process fluid stream in an internal water cycle. As a result, process fluid is saved, and the system components can be operated with comparatively unloaded fluid or medium. The main advantage is a reduced amount of sewage to be discharged to the environment.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen, sowie aus den Zeichnungen selbst. Dabei zeigt
-
1 in schematischer Darstellung den Prozessablauf zum Vorbehandeln von Abwasser gemäß dem Stand der Technik; -
2 in schematischer Darstellung einen Anlagenaufbau und einen Prozessablauf zum Behandeln von Wasser gemäß einer Ausführungsform; -
3 in schematischer Darstellung einen Anlagenaufbau und einen Prozessablauf zum Behandeln von Wasser gemäß einer weiteren Ausführungsform; und -
4 in detaillierter, schematischer Darstellung einen Anlagenaufbau und einen Prozessablauf zum Behandeln von Wasser gemäß einer weiteren Ausführungsform.
-
1 a schematic representation of the process flow for pretreatment of wastewater according to the prior art; -
2 schematically a system structure and a process flow for treating water according to an embodiment; -
3 a schematic representation of a system structure and a process flow for treating water according to another embodiment; and -
4 in a detailed, schematic representation of a system structure and a process flow for treating water according to another embodiment.
Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen.For reference numbers that are not explicitly described with respect to a single figure, reference is made to the other figures.
Die
Die
Das Rohgas
Der Wasserstrom
Ebenso können die bei der Gaskühlung anfallenden Prozesskondensate
Im Folgenden wird die Abwasserstrippung
Der Kolonnenbrüden
Der heiße Brüden wird seitlich von unten in den Behälter der Quenchkühlung geleitet. Von oben wird, durch eine eingebaute Packung verteilt, kühles Wasser mit einer Temperatur von ca. 80 °C aufgegeben. Durch den direkten Kontakt des heißen Brüdens mit dem kühlen Wasser wird der Gasstrom abgekühlt und Wasser auskondensiert. Insbesondere können zur Kühlung einzelne der in der Patentschrift
Das im Quenchkühler auskondensierte Wasser wird beispielsweise vom Sumpf des Behälters abgepumpt, in einem Plattenwärmeaustauscher insbesondere auf 80 °C gekühlt und anschließend wieder auf die Packung der Quenchkühlung aufgegeben. Überschüssiges Wasser kann standgeregelt wieder auf die oberste Packung des Strippers zurückgeführt werden. Eine tiefere Temperatur sollte dabei nicht gewählt werden, insbesondere wenn die Gefahr besteht, dass die chemisch gebundenen Gase Salze bilden, die auskristallisieren und Anlagenkomponenten verstopfen.The condensed out in the quench cooler water, for example, pumped from the bottom of the container, cooled in a plate heat exchanger in particular to 80 ° C and then fed back to the package of quench cooling. Excess water can be returned to the topmost packing of the stripper in a controlled manner. A lower temperature should not be selected, especially if there is a risk that the chemically bound gases form salts, which crystallize and clog system components.
Der gekühlte Brüden
Das Bodenprodukt
Im Folgenden wird die Prozessfluidstrippung
Die gelösten und teilweise chemisch gebundenen Gaskomponenten werden stromab von der Rohgaswäsche in einer Stripperkolonne
Es hat sich gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, die Prozessfluidstrippung in zwei getrennten Strippern
Im unteren Drittel einer Kolonne des Prozesskondensatstrippers
Der Kolonnenbrüden
Ein Teil des gestrippten Prozesskondensats im Sumpf
Eine zweite Stripperkolonne
Zur Gewinnung von Ammoniakstarkwasser
Im Sumpf des Ammoniakstrippers gesammeltes, salzfreies Wasser
Der interne Wasserkreislauf
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Rohgaswäsche (Verfahren oder Anlagenkomponente)Raw gas scrubbing (process or plant component)
- 22
- Gaskonditionierung (Verfahren oder Anlagenkomponente)Gas conditioning (process or plant component)
- 33
- Gaskühlung (Verfahren oder Anlagenkomponente)Gas cooling (process or plant component)
- 44
- Sauergasentfernung (Verfahren oder Anlagenkomponente)Sour gas removal (process or plant component)
- 55
- Abwasservorbehandlung gemäß dem Stand der TechnikWastewater pretreatment according to the prior art
- 66
- Umgebung bzw. Biologie Environment or biology
- G1G1
- Rohgas bzw. Rohgasstrom, insbesondere aus VergasungRaw gas or crude gas stream, in particular from gasification
- Gs gs
- Strippgas bzw. StrippgasstromStripping gas or stripping gas stream
- GdGd
- Dampfsteam
- G4G4
- Syngas bzw. SynthesegasstromSyngas or synthesis gas stream
- G5.1G5.1
- NH3-Brüden bzw. NH3-WasserNH3-vapor or NH3-water
- G5.2G5.2
- Sauergas(-strom) Sour gas (current)
- W1W1
- Wasser bzw. Wasserstrom von Rohgaswäsche zur VorbehandlungWater or water stream of crude gas scrubbing for pretreatment
- W3W3
- Prozessfluidstrom von Gaskühlung zur VorbehandlungProcess fluid stream of gas cooling for pretreatment
- W4W4
- Prozessfluidstrom von Sauergasentfernung zur VorbehandlungProcess fluid stream of sour gas removal for pretreatment
- W6W6
- Abwasser bzw. Abwasserstrom abgeleitete in Umgebung bzw. zur Biologie Wastewater or sewage stream derived in environment or biology
- 10; 100; 20010; 100; 200
- WasserbehandlungsanlageWater treatment plant
- 12;11212; 112
- Prozessfluidstrippung (Verfahren oder Anlagenkomponente)Process fluid stripping (process or plant component)
- 12.112.1
- ProzesskondensatstripperProcess condensate stripper
- 12.212.2
- NH3-Stripper bzw. AmmoniakstripperNH3 stripper or ammonia stripper
- 12.312.3
- Kolonnenaufkochercolumn reboiler
- 112.1112.1
- Stripper-KopplungStripper coupling
- 12a, 12b, 12c, 12d; 12d.1, 12d.212a, 12b, 12c, 12d; 12d.1, 12d.2
- Auslassoutlet
- 1414
- Strippung zum Bereitstellen von AbwasserStripping to provide wastewater
- 14.114.1
- Stripper bzw. Kolonne für StrippungStripper or column for stripping
- 1616
- Verteilerdistributor
- 1818
- Logikeinheit logic unit
- F1, F2F1, F2
- Natriumlauge bzw. NaOH-StromSodium hydroxide or NaOH stream
- F3F3
- optionale Zugabe von Lauge bzw. NaOH-Stromoptional addition of lye or NaOH stream
- F4F4
- Prozesswasserprocess water
- F5F5
- optionale Koppelung der Zuführung von Prozesswasser an W12a Optional coupling of the feed of process water to W12a
- G12.1G12.1
- Brüden bzw. Sauergas bzw. Sauergasstrom, insbesondere für NachverbrennungBrüden or sour gas or sour gas stream, in particular for afterburning
- Gs12; Gs12.1gs12; Gs12.1
- Strippgas bzw. StrippgasstromStripping gas or stripping gas stream
- Gd12; Gd12.1GD12; Gd12.1
- Dampfsteam
- G14G14
- Brüden bzw. Sauergas bzw. Sauergasstrom, insbesondere für Nachverbrennung Brüden or sour gas or sour gas stream, in particular for afterburning
- W12aW12A
- (erster) Strom gereinigten Prozesswassers, insbesondere für interne Weiterverwendung(first) stream of purified process water, especially for internal re-use
- W12bW12b
- weiterer Strom gereinigten Prozesswassers, insbesondere für RückführungAnother stream of purified process water, especially for recycling
- W12.2W12.2
- NH3-Starkwasser bzw. AmmoniakwasserstromNH3 heavy water or ammonia water stream
- W14W14
- Wasser bzw. Wasserstrom von der Rohgaswäsche zur AbwasserstrippungWater or water flow from the crude gas scrubbing to wastewater stripping
- WCWC
- interner Wasserkreislaufinternal water cycle
- WC1WC1
- erster Leitungsabschnitt des Wasserkreislaufsfirst line section of the water cycle
- WC2WC2
- Wasserleitung bzw. weiterer Leitungsabschnitt des WasserkreislaufsWater pipe or further line section of the water cycle
- WC3WC3
- Wasserleitung bzw. weiterer Leitungsabschnitt des WasserkreislaufsWater pipe or further line section of the water cycle
- WC4WC4
- Rückführleitung bzw. weiterer Leitungsabschnitt des WasserkreislaufsReturn line or further line section of the water cycle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4318549 C1 [0006, 0014, 0050]DE 4318549 C1 [0006, 0014, 0050]
- DE 4018309 A1 [0007]DE 4018309 A1 [0007]
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-
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-
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